王瀟瀟，劉振民，李　鵬，王潤(rùn)平，毛樹(shù)紅，段秀琴，謝　峰

(1.太原科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，太原 030024；2.內(nèi)江師范學(xué)院，四川 內(nèi)江 641000)

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2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成

王瀟瀟1，劉振民1，李鵬1，王潤(rùn)平1，毛樹(shù)紅1，段秀琴1，謝峰2

(1.太原科技大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，太原 030024；2.內(nèi)江師范學(xué)院，四川 內(nèi)江 641000)

摘要：2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷作為合成2，2-二(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷的中間體，其合成對(duì)于2，2-二(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成至關(guān)重要。目前，關(guān)于2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成，共有兩種專利方法：美國(guó)專利和日本專利。本文將對(duì)這兩個(gè)專利的反應(yīng)條件進(jìn)行討論、比較和分析，分別優(yōu)化出兩個(gè)專利的最適宜的反應(yīng)條件，從而優(yōu)選出最佳的合成路線。結(jié)果表明：日本專利的2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成方法步驟簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷；合成；美國(guó)專利；日本專利

2，2-二(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷是一種合成聚酰亞胺的單體[1]，特別可作為制備聚酰亞胺特種高分子功能材料的單體，主要應(yīng)用在航空、微電子、納米、液晶、分離膜等領(lǐng)域[2-5]。

目前，2，2-二(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷的基本合成路線是：

以2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷為主要原料，首先經(jīng)硝化反應(yīng)，得到2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷，再經(jīng)還原，得到2，2-二(3-氨基-4-羥基苯基)六氟丙烷，反應(yīng)路線如下所示：

對(duì)于第一步硝化反應(yīng)，近年來(lái)沒(méi)有研究者做過(guò)相關(guān)的合成研究。1969年，在《高分子科學(xué)》這本雜志中對(duì)2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成進(jìn)行了討論，據(jù)報(bào)道，2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷以醋酸苯做溶劑，經(jīng)硝酸硝化后，大約有38%的二硝基化合物生成，但是，這種二硝基化合物的純度很差，因?yàn)楹腥趸衔锖退南趸衔铩?/p>

為了解決上述方法的缺陷，Maruta、Masamichi等人經(jīng)過(guò)多次的實(shí)驗(yàn)，最終確定了比較獨(dú)特的合成路線，并于1990年申請(qǐng)了美國(guó)專利[6]。

美國(guó)專利是以2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷為原料，低脂肪酸為溶劑，加入稀硝酸進(jìn)行硝化，在反應(yīng)過(guò)程中加入一定量的水而得到2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷，過(guò)濾后經(jīng)甲醇洗滌，干燥等處理后得2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷成品。

同時(shí)，西宮孝之和河合俊和也經(jīng)過(guò)若干試驗(yàn)最終確定了合成路線，并于1994年獲得了日本專利[7]。

日本專利是以2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷為原料，以醇類為溶劑，加入稀硝酸進(jìn)行硝化，得到2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷，經(jīng)過(guò)濾，洗滌，干燥等處理得2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷成品。

本文將對(duì)這兩個(gè)專利的反應(yīng)條件進(jìn)行討論、比較和分析，分別優(yōu)化出兩個(gè)專利的最適宜的反應(yīng)條件，從而優(yōu)選出最佳的合成路線，為工業(yè)化生產(chǎn)2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷提供一條操作步驟簡(jiǎn)單、高收率、高質(zhì)量的工藝路線。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1原料

2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷(分析純)，上海榮仲實(shí)業(yè)有限公司；乙醇(分析純)，成都科龍化工試劑廠；乙酸(分析純)，成都科龍化工試劑廠；甲醇(分析純)，重慶睿翔化工有限公司；稀硝酸(65%～67%)分析純，重慶川東化工集團(tuán)公司。

1.2實(shí)驗(yàn)儀器

AUY120電子天平(日本島津公司)、SHZ-D(Ⅲ)循環(huán)水式多用真空泵(鞏義市英峪峪華儀器廠)、RE-52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)和B-220恒溫水浴鍋(上海亞榮生化儀器廠)。

1.3產(chǎn)品分析

產(chǎn)物熔點(diǎn)測(cè)試采用WPS-1A型熔點(diǎn)儀(上海索光公司)，熔點(diǎn)測(cè)定范圍：25 ℃～300 ℃.產(chǎn)品用P1201高效液相色譜儀(大連依利特公司)分析，紅外光譜采用6700型紅外光譜儀(Nicolet公司)進(jìn)行測(cè)試。

1.4方法

1.4.1美國(guó)專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成步驟

在帶有電動(dòng)攪拌、回流冷凝器、分水器和溫度計(jì)的四口瓶中，加入400mL的乙酸溶液后將2mol的2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷加入到四口瓶中，加熱至溫度為50 ℃時(shí)，2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷已完全溶解于乙酸中，這時(shí)在保持50 ℃不變的情況下，將350ml的稀硝酸(60%～65%)在1h之內(nèi)逐滴加入到反應(yīng)溶液中，當(dāng)三分之二的稀硝酸加入后，生成物開(kāi)始沉淀，當(dāng)稀硝酸完全加入后，反應(yīng)溶液在50 ℃的情況下再反應(yīng)1h，以保證有足夠高的產(chǎn)率，在這過(guò)程中加入270ml的蒸餾水，反應(yīng)完全后，黃色結(jié)晶物質(zhì)通過(guò)過(guò)濾、50%的甲醇洗滌、烘干處理后得到2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷成品，其合成步驟流程圖見(jiàn)圖1.

圖1　美國(guó)專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成步驟流程圖

1.4.2日本專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成步驟

在帶有電動(dòng)攪拌、回流冷凝器、分水器和溫度計(jì)的四口瓶中，加入500mL乙醇溶液和1mol的2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷，加熱直至溫度為60 ℃時(shí)，2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷已完全溶解于乙醇中，這時(shí)在保持60 ℃不變的情況下，將250mL的稀硝酸(60%～65%)在1h之內(nèi)逐滴加入到反應(yīng)溶液中，當(dāng)稀硝酸全部滴完后，生成物開(kāi)始沉淀，反應(yīng)溶液在60 ℃情況下再反應(yīng)5h，在20 ℃以下冷卻后結(jié)晶體全部析出，黃色結(jié)晶物質(zhì)經(jīng)過(guò)過(guò)濾、洗滌、烘干后得到2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷成品，其合成步驟流程圖見(jiàn)圖2.

圖2　日本專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的合成步驟流程圖

2結(jié)果與討論

2.1美國(guó)專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的研究

2.1.1稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷比例的選擇

當(dāng)硝化反應(yīng)溫度為達(dá)到50 ℃時(shí)，在溫度不變的情況下，反應(yīng)1h，在三分之二的稀硝酸加入后，生成物開(kāi)始沉淀，當(dāng)稀硝酸完全加入后，反應(yīng)溶液在50 ℃的情況下再反應(yīng)1h，在這過(guò)程中加入270mL的蒸餾水。改變稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的配比如圖3所示。

圖3　稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比對(duì)收率的影響(美國(guó)專利)

稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的投料比直接影響著產(chǎn)品的純度收率。由圖3可見(jiàn)，當(dāng)稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比為2.2時(shí)，其收率最高。另外，稀硝酸一般以60%～65%為宜，可以提高產(chǎn)品的收率，因?yàn)橄∠跛峥梢酝ㄟ^(guò)溶于水而除去。

2.1.2加水量對(duì)產(chǎn)品收率的影響

為了提高2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷產(chǎn)量和純度，應(yīng)在反應(yīng)過(guò)程中加入一定量的水，水的加入使二硝基化合物在溶劑中的溶解度大大降低。因此，根據(jù)稀硝酸的加入量確定加入水的量，以保證反應(yīng)的進(jìn)行。

加水量對(duì)硝化反應(yīng)有較大影響，在乙酸做溶劑的情況下，只改變加水量，得到的結(jié)果如圖4所示。

圖4　水與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比對(duì)收率的影響(美國(guó)專利)

從圖中可以看出，加水量少則收率低，而加水量過(guò)大則收率也降低，因?yàn)樗募尤脒^(guò)多，三硝基化合物也沉淀了。實(shí)驗(yàn)證明，水與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比7.5時(shí)是所得的收率最高。2.1.3反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品收率的影響

選取稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比為2.2，水與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比7.5，乙酸為溶劑，考慮反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品收率的影響，所得結(jié)果如圖5所示。

圖5　反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響(美國(guó)專利)

從圖中可以看出，硝化需要適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度，以避免硝化和氧化等副反應(yīng)，當(dāng)反應(yīng)溫度為50 ℃時(shí)，其產(chǎn)率最高。

2.1.4反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品收率的影響

選取稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比為2.2，水與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比7.5，反應(yīng)溫度為50 ℃，乙酸為溶劑，在上述條件不變的情況下，改變反應(yīng)時(shí)間，考慮反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖6所示。

圖6　反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響(美國(guó)專利)

從圖中6可以得到，反應(yīng)的最佳時(shí)間為120min.

2.1.5最佳實(shí)驗(yàn)條件

美國(guó)專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷，選取稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比為2.2，水與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比7.5，反應(yīng)溫度為50 ℃，乙酸為溶劑，反應(yīng)時(shí)間為2h，產(chǎn)品收率可達(dá)到80%.

2.2日本專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的研究

采用乙醇做溶劑，溶劑的用量為2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷質(zhì)量的4倍。

2.2.1稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷比例的選擇

加熱當(dāng)溫度升高到60 ℃時(shí)，2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷已完全溶解于乙醇中，這時(shí)在保持60 ℃不變的情況下，將稀硝酸(60%～65%)在1h內(nèi)逐滴加入到反應(yīng)溶液中，當(dāng)稀硝酸全部滴完后，生成物開(kāi)始沉淀，反應(yīng)溶液在60 ℃情況下再反應(yīng)5h，在20 ℃以下冷卻后結(jié)晶體全部析出。改變稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷與的配比，所得產(chǎn)品的收率如圖7所示。

圖7　稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的

由圖7可見(jiàn)，當(dāng)稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比為2.15時(shí)，其收率最高。

2.2.2反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品收率的影響

選取稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比為2.15，乙醇為溶劑，考慮反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品收率的影響，所得結(jié)果如圖8所示。

由圖8可見(jiàn)，當(dāng)反應(yīng)溫度為60 ℃時(shí)，其產(chǎn)率最高。

圖8　反應(yīng)溫度對(duì)收率的影響(日本專利)

2.2.3反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品收率的影響

選取稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比為2.15，反應(yīng)溫度為60 ℃，乙醇為溶劑，在這些條件不變的情況下，改變反應(yīng)時(shí)間，考慮反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖9所示。

圖9　反應(yīng)時(shí)間對(duì)收率的影響(日本專利)

從圖9可以得到，反應(yīng)的最佳時(shí)間為6h.

2.2.4最佳實(shí)驗(yàn)條件

日本專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷的方法操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫度為60 ℃不變，稀硝酸與2，2-二(4-羥基苯基)六氟丙烷的摩爾比為2.15，反應(yīng)溫度為60 ℃，乙醇為溶劑，反應(yīng)時(shí)間6h，產(chǎn)率達(dá)93%左右。

3結(jié)論

采用美國(guó)專利合成2，2-二(3-硝基-4-羥基苯基)六氟丙烷，操作步驟繁瑣，在反應(yīng)過(guò)程中需加入一定量的水，加水量少則收率低，而加水量過(guò)大，三硝基化合物也沉淀了，產(chǎn)品收率也降低，這增加了反應(yīng)的難度。

與美國(guó)專利相比，日本專利的合成方法步驟簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高，反應(yīng)6h后，其收率(93%)遠(yuǎn)高于美國(guó)專利反應(yīng)2h的收率(80%)，因此日本專利的合成方法因其步驟簡(jiǎn)單，產(chǎn)率高更適合于工業(yè)化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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Vol.37No.4

JOURNALOFTAIYUANUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGY

Aug.2016

基于CFD的管道流動(dòng)局部水頭損失系數(shù)的數(shù)值計(jì)算

張俊婷，杜秀麗，徐磊

(太原科技大學(xué)應(yīng)用科學(xué)學(xué)院，太原 030024)

摘要：本文利用FLUENT軟件對(duì)幾種常見(jiàn)模型管道在k-ε湍流情況下的流場(chǎng)、壓力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并根據(jù)數(shù)值模擬結(jié)果對(duì)突擴(kuò)管的局部水頭損失系數(shù)進(jìn)行了修正。結(jié)果表明：對(duì)于突擴(kuò)管在同一雷諾數(shù)下，隨著管徑比值(前程管徑與后程管徑之比D1/D2)的不斷增大，局部水頭損失及損失系數(shù)均減??；而隨雷諾數(shù)的增大，突擴(kuò)管流場(chǎng)中的局部水頭損失系數(shù)逐漸增大。

關(guān)鍵詞：管道流；局部水頭損失；局部水頭損失系數(shù)；數(shù)值計(jì)算

在水利工程設(shè)計(jì)中，比如，水電站的引水發(fā)電管道、農(nóng)田灌溉中的引水管道，以及城市供水系統(tǒng)管網(wǎng)等，因其管道需要長(zhǎng)距離運(yùn)輸和復(fù)雜的管路變化，其水流的沿程和局部水頭損失大小將直接影響該系統(tǒng)的工作效率，故在這些問(wèn)題中，水流的能量損失一直是水利工程設(shè)計(jì)人員所關(guān)注的問(wèn)題，因此對(duì)水頭損失的研究具有重要的實(shí)際意義[1-5]。

近年來(lái)，許多學(xué)者和研究人員對(duì)特定工程問(wèn)題或特定的管道體型進(jìn)行了一些研究，如：趙寶峰等[6]研究了突擴(kuò)大管中局部水頭損失系數(shù)對(duì)沿程損失的影響，同時(shí)結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對(duì)相應(yīng)公式進(jìn)行了修正；楊敏等[7]利用數(shù)值模擬的方法研究了南水北調(diào)工程中保水堰的局部水頭損失；賀益英等[8]人利用試驗(yàn)的方法對(duì)彎管的局部水頭損失系數(shù)進(jìn)行了研究，并進(jìn)一步分析了彎管局部水頭損失對(duì)其水力參數(shù)的影響；等等。

為了能進(jìn)一步為工程中的大量問(wèn)題提供有效的解決辦法，本文對(duì)突擴(kuò)管、突縮管以及漸擴(kuò)管的流場(chǎng)、壓力場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬，并相應(yīng)地計(jì)算了其局部水頭損失和局部水頭損失系數(shù)，該研究根據(jù)數(shù)值計(jì)算預(yù)測(cè)出了由于實(shí)驗(yàn)條件所限而無(wú)法測(cè)得的流場(chǎng)信息，其計(jì)算結(jié)果可為實(shí)驗(yàn)研究和理論分析提供一定的參考和幫助。

1模型的建立

1.1控制方程

(1)圓管內(nèi)部流動(dòng)的控制方程可用Navier-Stokes方程表示：

(1)

(2)采用Segregated隱式解，標(biāo)準(zhǔn)k-ε雙方程模型，湍流粘度：

(2)

式中：Cμ為常量；k為湍流動(dòng)能；ε為湍流動(dòng)能耗散率。

湍流動(dòng)能輸送方程k為：

GK+GB-ρε-YM+SK

(3)

湍流動(dòng)能耗散率輸運(yùn)方程ε為：

(4)

模型常量：

C1ε=1.44，C2ε=1.92,Cμ=0.09，σk=1.0，

σε=1.3

1.2幾何模型

本文選取了常見(jiàn)的三種管道形狀，如突擴(kuò)管、突縮管以及漸擴(kuò)管進(jìn)行了模擬計(jì)算。

1.3邊界條件

設(shè)定模型的左端為速度入口，右端為出口，其余邊界均默認(rèn)為壁面。

2模擬結(jié)果的分析

2.1不同管道內(nèi)的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)

圖1(a)和(b)分別表示入口速度為0.1m/s時(shí)，突擴(kuò)管管道內(nèi)的速度云圖和壓力云圖。由圖1(a)的速度云圖可以發(fā)現(xiàn)速度變化總體趨勢(shì)沿管道流向不斷減小，管道變化處接近管壁兩側(cè)區(qū)域的速度最小；而由圖1(b)可以看出，突擴(kuò)管管道前半段壓力隨管道延長(zhǎng)不斷降低，在管道直徑變化處形成一塊壓力最小的區(qū)域，后半段隨著管道延長(zhǎng)，壓力又不斷變大，最后在管道流出斷面處形成壓力最大的區(qū)域。

圖2(a)和(b)分別表示入口速度為0.1m/s時(shí)，突縮管管道內(nèi)的速度云圖和壓力云圖。由圖2(a)可以發(fā)現(xiàn)，突縮管的速度變化總體趨勢(shì)是沿管道流向先減小，在管道直徑減小的位置突然增大，而隨著管道的延長(zhǎng)又不斷減小。從圖2(b)可以看到在管道剛?cè)肟谔帀毫ψ畲螅艿狼鞍攵螇毫﹄S管道延長(zhǎng)不斷降低，而在管道直徑突然變化處形成一塊壓力最小的區(qū)域，在管道的后半段隨著管道延長(zhǎng)，壓力趨于穩(wěn)定。

圖1　突擴(kuò)管

圖2　突縮管

圖3(a)和(b)分別表示入口速度為0.1m/s時(shí)，漸擴(kuò)管管道內(nèi)的速度云圖和壓力云圖。比較圖1(a)和圖3(a)可以發(fā)現(xiàn)，漸擴(kuò)管管道內(nèi)的速度場(chǎng)分布與突擴(kuò)管管道內(nèi)的速度變化總體趨勢(shì)相同，即沿管道的流動(dòng)方向，其速度變化由大變小。而從圖3(b)可以看到，漸擴(kuò)管管道的壓力變化為沿程逐漸變大。

綜合可以得出，對(duì)于同樣的入流速度，水流流經(jīng)不同形狀的管道后，其內(nèi)部的速度場(chǎng)和壓力場(chǎng)分布顯然不同，其中突擴(kuò)管和漸擴(kuò)管其沿程為減速增壓，而對(duì)于突縮管其沿程為減壓增速。

圖3　漸擴(kuò)管

觀察突擴(kuò)管及漸擴(kuò)管可明顯發(fā)現(xiàn)，在緊貼壁面的低速質(zhì)點(diǎn)受反向壓差的作用，速度減小至零，使局部產(chǎn)生倒流現(xiàn)象并形成旋渦區(qū)。這些旋渦運(yùn)動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)被主流帶向下游，在一定范圍內(nèi)加劇了主流的湍流程度，從而加大了能量損失，由此得知質(zhì)點(diǎn)旋渦運(yùn)動(dòng)的集中消耗應(yīng)該是局部水頭損失產(chǎn)生的主要原因。

2.2局部水頭損失及損失系數(shù)的數(shù)值計(jì)算

因本文涉及模型其兩斷面的平均高程均可視為同一高度，故可根據(jù)伯努里方程計(jì)算兩斷面間的局部水頭損失：

(5)

其中：p1、p2為前后兩個(gè)管段的平均壓強(qiáng)，v1、v2為前后兩個(gè)管段中的平均速度。

在這里，取兩斷面的壓強(qiáng)和速度的面積加權(quán)平均值作為計(jì)算值。通過(guò)數(shù)值計(jì)算，分別研究了不同

圖4　不同雷諾數(shù)下突擴(kuò)管局部水頭損失和

雷諾數(shù)和不同管徑比下突擴(kuò)管的局部水頭損失以及損失系數(shù)的變化曲線，根據(jù)式(5)及局部水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式[9]得到了突擴(kuò)管的局部水頭損失，如圖4(a)和5(a)所示；另外結(jié)合局部水頭損失的經(jīng)驗(yàn)公式，可求得突擴(kuò)管在不同雷諾數(shù)和不同管徑比下的局部水頭損失系數(shù)，如圖4(b)和5(b)所示。

由圖4(a)可知，隨著雷諾數(shù)的增大，突擴(kuò)管的局部水頭損失逐漸增大，且在圖中也可以發(fā)現(xiàn)該局部水頭損失的數(shù)值模擬計(jì)算值與其經(jīng)驗(yàn)公式值基本吻合。另外，隨著雷諾數(shù)的增加，突擴(kuò)管的局部水頭損失系數(shù)也增加；當(dāng)雷諾數(shù)Re<2×106時(shí)，數(shù)值模擬計(jì)算得到的局部水頭損失系數(shù)與局部水頭損失的經(jīng)驗(yàn)值比較相差較大，當(dāng)雷諾數(shù)Re>2×106時(shí)，由模擬計(jì)算得到的突擴(kuò)管的局部水頭損失系數(shù)與由經(jīng)驗(yàn)公式得到的局部水頭因數(shù)基本相等。

圖5　不同管徑比下突擴(kuò)管局部水頭損失和損失系數(shù)的變化曲線

圖5(a)和(b)分別表示不同管徑比下突擴(kuò)管局部水頭損失和損失系數(shù)的變化曲線。由圖5可以看出，在同一雷諾數(shù)(Re=20，000)下，隨著管徑比的增大，其局部水頭損失及損失系數(shù)均變??；同時(shí)比較其模擬計(jì)算值與經(jīng)驗(yàn)值可以發(fā)現(xiàn)，兩者皆基本吻合。

3結(jié)論

1.隨著雷諾數(shù)的增大，突擴(kuò)管的局部水頭損失及損失系數(shù)均增大，而隨著突擴(kuò)管管徑比值的增大，局部水頭損失及損失系數(shù)呈降低趨勢(shì)；

2.數(shù)值計(jì)算方法可成為進(jìn)一步確定和研究管道變化時(shí)局部水頭及損失系數(shù)的有效方法，采用k-ε湍流模型進(jìn)行數(shù)值模擬所得到的突擴(kuò)管的局部水頭損失及損失系數(shù)與由經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到的結(jié)果吻合較好。

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Abstract：Theflowfieldandpressurefieldofseveralcommonpipelinesinthecaseofk-εturbulencearesimulatedbyusingFLUENTsoftware.Andthelocalheadlossfactorofsuddenexpansionpipehasbeencorrectedbynumericalcalculation.TheresultsshowthatthelocalheadlossandthelocalheadlossfactordecreasegraduallywiththeincreaseofratioonpipediameterwithsuddenexpansionunderthesameReynoldsnumber.AsReynoldsnumberincreasing，thelocalheadlossfactorwouldincreasegradually.

Keywords：pipelineflow，localheadloss，localheadlossfactor，numericalcalculation

StudyonSynthesisof2，2-bis(3-nitro-4-hydroxyphenyl)Hexafluoropropane

WANGXiao-xiao1，LIUZhen-min1，LIPeng1，WANGRun-ping1，MAOShu-hong1，DUANXiu-qin1，WANGYan1，XIEFeng2

(1.TaiyuanUniversityofScienceandTechnology，SchoolofChemicalandBiologicalEngineering，Taiyuan030024，China；2.NeijiangNormalUniversity，SichuanNeijiang641000，China)

Abstract：2，2-bis (3-nitro-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane is the intermediate of the synthesis of 2，2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane，which is crucial to synthesize 2，2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane.At present，there are two patented methods for the synthesis of 2，2-bis (3-amino-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane：United states Patent and Japanese Patent.In this paper，the reaction conditions of these two patents are discussed，compared and analyzed.United states Patent and Japanese Patent are investigated separately to determine the appropriate reaction conditions and then the best synthesis way was optimized.The results show that the synthesis method of Japanese Patent is simple and is of high yield，which is fit for industrialization.

Key words：2，2-bis (3-nitro-4-hydroxyphenyl)hexafluoropropane，synthesis，United states Patent，Japanese Patent

NumericalCalculationofLocalHeadLossFactoronPipeFlowBasedonCFD

ZHANGJun-ting，DUXiu-li，XULei

(SchoolofAppliedScience，TaiyuanUniversityofScienceandTechnology，Taiyuan030024)

收稿日期：2015-10-28 2015-09-07

基金項(xiàng)目：四川省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目(2011JY0102) 校博士啟動(dòng)基金(20152009)

作者簡(jiǎn)介：王瀟瀟(1982-)，女，講師，主要研究方向?yàn)槎嘞啻呋?張俊婷(1981-)，女，副教授，主要研究方向?yàn)榱黧w力學(xué)數(shù)值計(jì)算。

文章編號(hào)：1673-2057(2016)04-0323-05 1673-2057(2016)04-0328-04

中圖分類號(hào)：O633.22 O352

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A A

doi：10.3969/j.issn.1673-2057.2016.04.015 10.3969/j.issn.1673-2057.2016.04.016